生命是如何適應(yīng)陸地生活的發(fā)展史長(zhǎng)期以來(lái)困惑著生物學(xué)家們——恐龍的后代，如何從鰭進(jìn)化成手臂和腿的？魚(yú)的器官肺是如何進(jìn)化的？

　　生物學(xué)家們已經(jīng)知道了心臟和肺如何適應(yīng)陸地生活的進(jìn)化史，主要通過(guò)心臟的功能和肺的氣體交換的功能相耦合。肺是在哺乳動(dòng)物進(jìn)化過(guò)程中最后形成的一個(gè)器官，對(duì)于地球上的生命可以說(shuō)是最重要的器官。

　　在胚胎發(fā)育過(guò)程中闡明了心臟和肺這兩個(gè)系統(tǒng)的細(xì)胞是如何協(xié)調(diào)發(fā)展的。最初原始的肺的祖細(xì)胞可以伸入到心臟的原始的祖細(xì)胞從而使兩個(gè)器官可共同形成了心肺循環(huán)系統(tǒng)。然而，這個(gè)共同的循環(huán)系統(tǒng)發(fā)展的分子機(jī)制還無(wú)法完全明白，這兩個(gè)器官共同的祖細(xì)胞是如何影響相關(guān)的疾病的發(fā)展的？比如肺動(dòng)脈高壓的形成。

　　最近發(fā)表在《Nature》上的一篇文章闡明了肺的血管，連接心臟和肺的血管即使沒(méi)有肺也能形成。在小鼠身上肺的發(fā)展抑制了肺血管的形成，而心臟的祖細(xì)胞或干細(xì)胞是心肺發(fā)展所必須的。

　　Edward E. Morrisey 帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)們發(fā)現(xiàn)了心臟中胚層有一群多動(dòng)能的細(xì)胞，命名為 CPPs。CPPs 可以通過(guò)表達(dá)信號(hào)分子 Wnt2 ，從而與其它胚胎干細(xì)胞區(qū)分。

　　Morrisey 表示：“我們問(wèn)這些祖細(xì)胞能夠產(chǎn)生心臟和肺的衍生品嗎？我們的數(shù)據(jù)表明Wnt-2陽(yáng)性的細(xì)胞存在于肺發(fā)生之前，幫助肺和心臟的共同發(fā)展。”

　　肺的發(fā)展如何和心臟系統(tǒng)互相連接的，這個(gè)問(wèn)題在 Morrisey 實(shí)驗(yàn)室爭(zhēng)論了許多年。 Morrisey 表示：“很明顯，對(duì)許多陸生動(dòng)物進(jìn)行解剖后發(fā)現(xiàn)心臟和肺是互相連接的。在臨床醫(yī)學(xué)的許多方面也反映了這個(gè)問(wèn)題，比如佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院的心血管醫(yī)學(xué)曾經(jīng)劃分為心肺醫(yī)學(xué)。”

　　Morrisey 實(shí)驗(yàn)室從一組簡(jiǎn)單的問(wèn)題開(kāi)始：肺和心臟是如何共同發(fā)展的以及調(diào)節(jié)這一過(guò)程的共同的信號(hào)？這項(xiàng)工作的重大發(fā)現(xiàn)在于發(fā)現(xiàn)了 Wnt2 基因。

　　“Wnt2 基因表達(dá)在胚胎早期的一個(gè)獨(dú)特的地方——具體在心臟和前腸管之間，這也是肺發(fā)生的地方。”這就允許科學(xué)家們?cè)谛∈笊砩蟿?chuàng)造模型，小鼠身上心肺的解剖結(jié)構(gòu)與人的非常相似，那么 Wnt2 陽(yáng)性細(xì)胞是否可以協(xié)調(diào)心肺的發(fā)展呢？

　　使用細(xì)胞系追蹤分析，他們發(fā)現(xiàn) Wnt2 細(xì)胞可以形成單獨(dú)的克隆，反過(guò)來(lái)，形成心和肺組織，包括心肌細(xì)胞和血管細(xì)胞比如血管的平滑肌。確實(shí)， CPPs 能夠形成大量的早期心和肺的胚胎細(xì)胞類型。這些研究表明不同的細(xì)胞系在肺內(nèi)是相關(guān)的，比如平滑肌血管和呼吸道平滑肌在肺內(nèi)共享一個(gè)祖細(xì)胞。

　　CPPs 的發(fā)展通過(guò)另一個(gè)已知的蛋白 hedgehog 調(diào)控，這個(gè)蛋白可以使肺血管和心得到合適的連接。這些研究表明 hedgehog 蛋白，表達(dá)在肺的祖細(xì)胞幫助促進(jìn) CPPs 分化成肺血管的平滑肌。

　　總之，這些研究發(fā)現(xiàn)了一群新的心肺祖細(xì)胞，用來(lái)協(xié)調(diào)心和肺的發(fā)展從而來(lái)適應(yīng)陸地的生活。

　　CPPs 細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)對(duì)于疾病的研究也和很重要，比如肺動(dòng)脈高壓的發(fā)生。目前還不清楚肺動(dòng)脈高壓主要是肺的疾病還是心臟和血管系統(tǒng)存在的缺陷。 CPPs 發(fā)現(xiàn)為研究肺動(dòng)脈高壓提供很好的線索。進(jìn)一步的研究針對(duì) CPPs 細(xì)胞是否存在于成年人的心肺系統(tǒng)中以及是否在心肺損傷和疾病過(guò)程中扮演著重要的角色。